專利名稱：大亮度發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)光二極管，特別涉及一種通過露出于封裝區(qū)域外的大面積陰極支架將晶片所產(chǎn)生的熱量逸散，適用于商業(yè)廣告看板、交通標(biāo)志、交通工具的外部照明、指示燈或內(nèi)部照明燈、通訊設(shè)備或顯示屏幕的背光光源或裝飾燈等的大亮度發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
以往發(fā)光二極管用途僅限于指示燈的年代，亮度要求不高，所需電力不大，陰極支架與陽極支架只考慮支撐發(fā)光二極管本身及接通電路的功能，幾乎不必考慮發(fā)光二極管接點溫度過熱的問題。如圖1所示，常用的圓頭型發(fā)光二極管是由薄鐵片或黃銅片制成陽極支架A及陰極支架B，其兩腳均甚細(xì)小，于陰極支架B頂端沖出一凹杯B1，再將晶片C植入凹杯B1中，利用一條金線D連接晶片C與陽極支架A，最后以封膠E將陰、陽兩極支架A及B上端、晶片C及金線D封住，完成發(fā)光二極管的制作。
發(fā)光二極管發(fā)光效率由最初的0.1Lm/W，發(fā)展至最近的20-30Lm/W，更有資料顯示已達(dá)70Lm/W。發(fā)光二極管雖是冷發(fā)光，但用于發(fā)光耗電率為5％至10％，其他95％至90％的電能轉(zhuǎn)換成熱，熱量會在晶片接點處產(chǎn)生，引起晶片接點處溫度升高。常用發(fā)光二極管沒有考慮散熱機(jī)制，但是限制電流量，應(yīng)用上亦相安無事。因為上述陽極支架A及陰極支架B很細(xì)，散熱差，為了使發(fā)亮的晶片所產(chǎn)生的溫度低于所能承受的臨界溫度，因此到目前為止，發(fā)光二極管僅適合作為較低亮度應(yīng)用的場合。
換而言之，若能增加其散熱機(jī)構(gòu)，則可放大限制電流量。取市面上生產(chǎn)的snapLED 50型兩個相同的發(fā)光二極管，于其中一個裝設(shè)有臨時散熱機(jī)構(gòu)，將加裝有臨時散熱機(jī)構(gòu)的發(fā)光二極管與原型發(fā)光二極管，分別通以由小至大的電流，并記錄其相對亮度，可得兩條曲線，分別為Br1及Br2，如圖2所示，Br1曲線上最高亮度時其電流值約為150mA，電流再增加，亮度反而降低；Br2曲線上最高亮度時其電流值則增加至約為350mA，同理電流再增加亮度亦降低，由此實驗得到兩項結(jié)果1、裝有散熱機(jī)構(gòu)的發(fā)光二極管，其亮度最高點的電流可由150mA增加至350mA。
2、在曲線Br1中，最高亮度約為2.15時，其電流150mA，而加裝有散熱機(jī)構(gòu)的曲線Br2中，其相對亮度約為5.25時，其電流350mA，所以亮度5.25對比2.15等于增加亮度2.44倍，而電流增加約為2.33倍。
由上述實驗曲線數(shù)據(jù)可以得知，加裝有散熱機(jī)構(gòu)的發(fā)光二極管可達(dá)到提高所有晶片亮度的目的。
因此，在生產(chǎn)的過程上，以一體成型將散熱機(jī)構(gòu)設(shè)于陰極支架上成為永久性散熱片體，而提供一大亮度發(fā)光二極管。通過上述構(gòu)造以提供較大電流量，使晶片的亮度提高數(shù)倍以上，而不損壞晶片，為本實用新型的目的。
本實用新型稱作“大亮度”發(fā)光二極管，而未采用“高亮度”發(fā)光二極管的名稱，是因為高亮度發(fā)光二極管已廣泛用于提高晶片發(fā)光效率而言，即提高發(fā)光二極管晶片的每瓦特流明數(shù)(Lm/W)。而本實用新型的主要用意在于降低發(fā)光二極管晶片接點的熱阻(Thermal Resistance)，即降低晶片與陰極支架接點處溫度，以事區(qū)別。所謂高亮度，必須植入高亮度晶片，發(fā)光二極管始能產(chǎn)生高亮度。而采用本實用新型所述的裝有散熱機(jī)構(gòu)的陰極支架，不論使用何種晶片，一律加大其亮度數(shù)以倍計，就單位面積(如交通標(biāo)志燈)規(guī)定某一亮度標(biāo)準(zhǔn)而言，用本實用新型可以減少發(fā)光二極管裝置數(shù)量，亦即可以節(jié)省大量初裝費用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種提高自身散熱能力的大亮度發(fā)光二極管，制作過程簡單，便于大量生產(chǎn)。
為了達(dá)到上述的目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種大亮度發(fā)光二極管，包括至少一個陽極支架、至少一個陰極支架、至少一個裝在陰極支架上的晶片，至少一條連接晶片與陽極支架的連線，通過樹脂封膠將陽級支架與陰極支架上部、晶片以及連線封裝成型；裝設(shè)晶片的陰極支架為一較大面積的片體；所述片體的大部分露在封裝區(qū)域之外。
在本實用新型的優(yōu)選方案中，所述的發(fā)光二極管為圓頭型發(fā)光二極管；其陽極支架為常用的細(xì)瘦接線架；其陰極支架設(shè)為一片體，片體由上至下依序設(shè)為裝設(shè)晶片的凹杯、發(fā)熱區(qū)、傳熱區(qū)及散熱區(qū)，且于散熱區(qū)末端設(shè)一常用的細(xì)瘦接線架。
所述的發(fā)光二極管為方頭四角型發(fā)光二極管；其陽極支架上設(shè)有兩常用的細(xì)瘦接線架；其陰極支架上設(shè)有兩個常用的細(xì)瘦接線架；陰極支架的中部設(shè)有裝設(shè)晶片的凹杯，凹杯附近為發(fā)熱區(qū)；陰極支架上緊鄰發(fā)熱區(qū)的位置設(shè)有大面積的片體，為傳熱區(qū)及散熱區(qū)。
所述的陰極支架端部的散熱區(qū)上設(shè)有增加散熱面積的數(shù)道切割，切割后相鄰兩個小塊相互錯開。
所述的發(fā)光二極管為方頭雙平腳發(fā)光二極管，該陽極支架和陰極支架的適當(dāng)位置各設(shè)有一轉(zhuǎn)折，以形成兩個大平腳；陰極支架中部設(shè)有用于植入晶片的凹杯，凹杯附近即為發(fā)熱區(qū)，陰極支架上緊鄰發(fā)熱區(qū)的位置設(shè)有延伸的大面積片體，為傳熱區(qū)和散熱區(qū)。
所述的陰極支架端部的散熱區(qū)上設(shè)有增加散熱面積的數(shù)道切割，切割后相鄰兩個小塊相互錯開。
所述的陰極支架上的發(fā)熱區(qū)、傳熱區(qū)、散熱區(qū)及接線腳均一體成型。
本實用新型所述的大亮度發(fā)光二極管，以多出常用細(xì)瘦支腳若干倍的大面積支架，將晶片通電后所產(chǎn)生的熱量有效逸散，達(dá)到降低晶片接點處熱阻溫度數(shù)值，而可提出高額定順向電流數(shù)倍，且不致過熱，相對加大亮度數(shù)倍，對于現(xiàn)有的發(fā)光二極管而言，整體型態(tài)屬創(chuàng)新，且功效上的增進(jìn)顯而易見。


圖1為常用圓頭型發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為臨時加裝散熱機(jī)構(gòu)與未加裝散熱機(jī)構(gòu)的相同兩個發(fā)光二極管的電流量及相對亮度的變化測試曲線比較圖；圖3為本實用新型用于圓頭型發(fā)光二極管的實施列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所述的大亮度發(fā)光二極管采用焊合裝在印刷電路板的示意圖；圖5為圖3所述的大亮度發(fā)光二極管采用黏合裝印刷電路板的示意圖；圖6為常用的方頭四腳發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型用于方頭四角型發(fā)光二極管的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7所述的大亮度發(fā)光二極管散熱區(qū)設(shè)置切割的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為常用的方頭雙平腳發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實用新型用于方頭雙平腳發(fā)光二極管的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為圖9所述的大亮度發(fā)光二極管散熱區(qū)設(shè)置切割的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖9所述的大亮度發(fā)光二極管一種固定安裝在印刷電路板上的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為圖9所述的大亮度發(fā)光二極管第二種固定安裝在印刷電路板上的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14為圖9所述的大亮度發(fā)光二極管第三種固定安裝在印刷電路板上的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明如圖3所示，為本實用新型用于圓頭型發(fā)光二極管的實施例，主要包括一個陽極支架10、一個陰極支架20、一個晶片30、一條連接晶片30與陽極支架10的金線40，通過封膠樹脂50將其封裝成型。其中，該陽極支架10是如常用般細(xì)?。欢帢O支架20則大于陽極支架若干倍，其大致上為一兩階的矩形片體，較狹端的端面設(shè)有一凹杯21供置放晶片30，晶片30附近處即為發(fā)熱區(qū)25，與發(fā)熱區(qū)25相鄰部位設(shè)為傳熱區(qū)26，離發(fā)熱區(qū)25更遠(yuǎn)處為散熱區(qū)27，傳熱區(qū)26和散熱區(qū)27露在封裝區(qū)域之外，且在散熱區(qū)27的端部則設(shè)有開口槽22，以形成一接線腳23。
如圖4所示，要將本實用新型與印刷電路板焊合時，僅需將陰極支架20的適處拗折成90度的轉(zhuǎn)折部24，令陰極支架20的下半部與陽極支架10成垂直，再將陰極支架20的接線腳23的適處再拗折90度的轉(zhuǎn)折部22，令接線腳23與陽極支架10呈平行狀，使得本實用新型所述的發(fā)光二極管可插設(shè)于一般的印刷電路板再行焊接。
另外，如圖5所示，本實用新型以另一種方式與印刷電路板結(jié)合時，亦可直接于散熱區(qū)27的底端面涂覆導(dǎo)熱膠60。安裝時，施加一垂直向之正壓力，至導(dǎo)熱膠60干固后可移除該垂直正壓力，供黏合于印刷電路板上，相當(dāng)方便。該發(fā)光二極管通電后，晶片30即于發(fā)熱區(qū)25產(chǎn)生熱量，該熱量經(jīng)由傳熱區(qū)26到達(dá)散熱區(qū)27，部分熱量透過導(dǎo)熱膠60至底面，與原散熱表面共同分擔(dān)熱量，而將熱量快速逸散。
如圖6所示，為常用的方頭四角型發(fā)光二極管，其陰極支架仍如同陽極支架般細(xì)小，僅是在陽極與陰極支架的同一平面各設(shè)有凹出部，供安裝在電路板或其他設(shè)備上時，可得平整定位的功效，但其并不具有散熱機(jī)構(gòu)。
如圖7所示，為本實用新型用于方頭四角型發(fā)光二極管的實施例，該方頭四角型發(fā)光二極管的陰極支架20上亦設(shè)有一二階“T”形的大面積片體陰極支架20上設(shè)有承載晶片30的凹杯21，該凹杯21附近形成發(fā)熱區(qū)25，該晶片30以金線40與陽極支架10連接，凹杯21兩旁側(cè)適處各設(shè)有一接線腳23，該接線腳23上適處設(shè)有凸出部28，兩個接線腳23之間另延伸出一二階“T”字形的片體，片體上依序設(shè)為傳熱區(qū)26及散熱區(qū)27；該陽極支架10與常用支架一般細(xì)小，其上所設(shè)的凸出部11與陰極支架接線腳23所設(shè)的凸出部28位于同一平面，方便該發(fā)光二極管與印刷電路板結(jié)合定位用；另外再通過封膠50將其封合成型，陰極支架20上的傳熱區(qū)26及散熱區(qū)27露在封膠50之外。當(dāng)晶片30通電時，凹杯21周圍會形成發(fā)熱區(qū)25，該區(qū)為一平面，散熱區(qū)27高于接線腳23、10的凸出部28、11，借此令該發(fā)光二極管與各設(shè)備結(jié)合時，該供散熱的散熱區(qū)27不會與各設(shè)備有所接觸而影響其安裝；如圖8所示，該散熱區(qū)27上亦可另外設(shè)有數(shù)道切割29，切割后相鄰兩個小塊相互錯開，使散熱面積有效增加，而不減少整體體積。
如圖9所示，為常用的方頭雙平腳發(fā)光二極管，其陽極支架10設(shè)成片體，其底部設(shè)有陽極轉(zhuǎn)折部12以及大平腳13。該陰極支架20中央部位是承載晶片30的凹杯21，該晶片30再以金線40與陽極支架10連接；陰極支架20的末端設(shè)有與陽極支架10同等高度的陰極轉(zhuǎn)折部24以及大平腳13。通過封膠50將陽極支架10、陰極支架20、晶片30與金線40封裝成型。
如圖10所示，為本實用新型用于方頭雙平腳發(fā)光二極管的實施例。陰極支架20設(shè)有兩個大面積片體晶片30的周圍則因通電后形成發(fā)熱區(qū)25，緊鄰發(fā)熱區(qū)25的為傳熱區(qū)26及散熱區(qū)27，傳熱區(qū)26設(shè)有一轉(zhuǎn)折部，使其后的散熱區(qū)27較陽、陰極支架10、20上的陽極轉(zhuǎn)折部12、陰極轉(zhuǎn)折部24為高，當(dāng)該陽極轉(zhuǎn)折部12、陰極轉(zhuǎn)折部24的下方涂覆導(dǎo)熱膠60結(jié)合于各設(shè)備上時，是時施以一垂直的正向壓力，該發(fā)光二極管不致與各設(shè)備碰觸而影響安裝，又如圖11所示，散熱區(qū)27上另設(shè)數(shù)道切割29，切割后相鄰兩個小塊相互錯開，可使散熱面積有效增加，而不減少整體體積者。
在大平腳13安裝在印刷電路板上時，除黏合外，本實用新型中提出三種設(shè)有限位裝置的機(jī)械壓合或扭合方法將發(fā)光二極管固定在印刷電路板上。
如圖12所示，在兩個大平腳13的中部分別設(shè)有一小孔13a，孔13a的內(nèi)側(cè)設(shè)有倒鉤，在印刷電路板上對應(yīng)于孔13a的位置設(shè)有一凸柱13b，該凸柱13b的外徑略大于孔13a內(nèi)倒鉤之間的距離。壓合時，倒鉤緊緊抱住凸柱13b而不脫落，大平腳13緊貼印刷電路板，既傳熱散熱，又固定了發(fā)光二極管。
如圖13所示，在兩個大平腳13上設(shè)有對稱形狀的溝槽13c，溝槽13c中設(shè)有倒鉤；在印刷電路板上對應(yīng)于溝槽13c的位置設(shè)有凸柱13b。安裝時，將溝槽13c的槽口對準(zhǔn)凸柱13b，逆時針方向扭動發(fā)光二極管，凸柱13b納入溝槽13c的深處并被倒鉤抱住不再滑出。
如圖14所示，在大平腳13的端設(shè)有一柄形片13d，柄形片13d的兩側(cè)邊緣設(shè)有倒鉤；在印刷電路板上對應(yīng)于柄形片13d兩側(cè)的位置設(shè)有兩個凸柱13b。安裝時，柄形片13d插入兩個凸柱13b之間且柄形片13d上的倒鉤抵住凸柱13b，防止滑落。
由技術(shù)常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實用新型包含。
權(quán)利要求1.一種大亮度發(fā)光二極管，包括至少一個陽極支架、至少一個陰極支架、至少一個裝在陰極支架上的晶片，至少一條連接晶片與陽極支架的連線，通過樹脂封膠將陽級支架與陰極支架上部、晶片以及連線封裝成型；其特征在于裝設(shè)晶片的陰極支架為一較大面積的片體；所述片體的大部分露出封裝區(qū)域之外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的發(fā)光二極管為圓頭型發(fā)光二極管；其陽極支架為常用的細(xì)瘦接線架；其陰極支架設(shè)為一大面積的傳熱散熱片體，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的陰極支架上設(shè)一常用的細(xì)瘦接線架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的發(fā)光二極管為方頭四角型發(fā)光二極管；其陰極支架上設(shè)有延伸的大面積傳熱散熱片體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的陰極支架上的傳熱散熱片體的端部設(shè)有增加散熱面積的數(shù)道切割，切割后相鄰兩個小塊相互錯開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的發(fā)光二極管為方頭雙平腳發(fā)光二極管，其陰極支架上設(shè)有延伸的大面積傳熱散熱片體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的陰極支架上的傳熱散熱片體的端部設(shè)有增加散熱面積的數(shù)道切割，切割后相鄰兩個小塊相互錯開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6中任一所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的陽極支架與陰極支架上的適當(dāng)位置是可供拗折成90度或適當(dāng)角度的轉(zhuǎn)折部。
9.根據(jù)權(quán)利要求2、4或6中任一所述的大亮度發(fā)光二極管，其特征是所述的陰極支架上的發(fā)熱區(qū)、傳熱區(qū)、散熱區(qū)及接線腳均一體成型。
專利摘要本實用新型所述的大亮度發(fā)光二極管，以多出常用細(xì)瘦支腳若干倍的大面積支架，將晶片通電后所產(chǎn)生的熱量有效逸散，達(dá)到降低晶片接點處熱阻溫度數(shù)值，而可提出高額定順向電流數(shù)倍，且不致過熱，相對加大亮度數(shù)倍，對于現(xiàn)有的發(fā)光二極管而言，整體型態(tài)屬創(chuàng)新，且功效上的增進(jìn)顯而易見。
文檔編號H01L33/00GK2521758SQ0127979
公開日2002年11月20日 申請日期2001年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月30日
發(fā)明者鄭象恒 申請人:鄭象恒, 鄭景文